第一節(jié) 物質(zhì)的聚集狀態(tài)與晶體的常識(shí)

第一節(jié)物質(zhì)的聚集狀態(tài)與晶體的常識(shí)核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)認(rèn)識(shí)物質(zhì)的聚集狀態(tài)。能從微觀角度理解晶體的結(jié)構(gòu)特征，并能結(jié)合晶體的特點(diǎn)判斷晶體和非晶體。能運(yùn)用多種晶體模型來描述和解釋有關(guān)晶體性質(zhì)的現(xiàn)象，形成分析晶胞結(jié)構(gòu)的思維模型，利用思維模型，根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)確定微粒個(gè)數(shù)和化學(xué)式。了解晶體結(jié)構(gòu)的測(cè)定方法。知識(shí)梳理一、物質(zhì)的聚集狀態(tài)20世紀(jì)前，人們以為分子是所有化學(xué)物質(zhì)能夠保持其性質(zhì)的最小粒子,物質(zhì)固、液、氣三態(tài)的相互轉(zhuǎn)化只是分子間距離發(fā)生了變化。20世紀(jì)初，通過X射線衍射等實(shí)驗(yàn)手段，發(fā)現(xiàn)許多常見的晶體中并無分子，如氯化鈉、石墨、二氧化硅、金剛石以及各種金屬等。氣態(tài)和液態(tài)物質(zhì)不一定都是由分子構(gòu)成。如等離子體是由電子、陽離子和電中性粒子(分子或原子)組成的整體上呈電中性的氣態(tài)物質(zhì)；離子液體是熔點(diǎn)不高的僅由離子組成的液體物質(zhì)。其他物質(zhì)聚集狀態(tài)，如晶態(tài)、非晶態(tài)、塑晶態(tài)、液晶態(tài)等。二、晶體與非晶體1.晶體與非晶體的本質(zhì)差異固體自范性微觀結(jié)構(gòu)晶體有原子在三維空間里呈周期性有序排列非晶體無原子排列相對(duì)無序獲得晶體的途徑實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象獲取硫黃晶體硫黃粉—嗎熔融態(tài)硫—然冷虬淡黃色的菱形硫黃晶體獲取碘晶體——[■—-—加熱時(shí)，燒杯內(nèi)產(chǎn)生大量紫色氣體，沒有出現(xiàn)液態(tài)的碘，停止加熱，燒杯內(nèi)的紫色氣體漸漸消褪，最后消失，表面皿底部出現(xiàn)紫黑色晶體顆粒獲取氯化鈉晶體H飽和蕊水在燒杯底部慢慢析出立方體的無色晶體顆粒獲得晶體的三條途徑熔融態(tài)物質(zhì)凝固。氣態(tài)物質(zhì)冷卻不經(jīng)液態(tài)直接凝固(凝華)。溶質(zhì)從溶液中析出。3．晶體的特性自范性：晶體能自發(fā)地呈現(xiàn)多面體外形的性質(zhì)。各向異性：晶體在不同方向上表現(xiàn)出不同的物理性質(zhì)。固定的熔點(diǎn)。4．晶體與非晶體的測(cè)定方法測(cè)定方法測(cè)熔點(diǎn)晶體有固定的熔點(diǎn)，非晶體沒有固定的熔點(diǎn)可靠方法對(duì)固體進(jìn)行X射線衍射實(shí)驗(yàn)課堂作業(yè)：1、判斷題TOC\o"1-5"\h\z晶體有自范性且其微粒排列有序，在化學(xué)性質(zhì)上表現(xiàn)各向異性( )熔融態(tài)物質(zhì)快速冷卻即得到晶體( )熔融的硝酸鉀冷卻可得晶體，故液態(tài)玻璃冷卻也能得到晶體( )粉末狀的固體也有可能是晶體( )晶體一定比非晶體的熔點(diǎn)高( )答案(1)X(2)X(3)X(4)V(5)X(2019?淄博高二檢測(cè))下列物質(zhì)中屬于晶體的是()①橡膠②玻璃③食鹽④水晶⑤塑料⑥膽礬①④⑤ B.②③⑥C.①③④ D.③④⑥答案D晶體具有各向異性。如藍(lán)晶石(Al2O3?SiO2)在不同方向上的硬度不同；又如石墨與層垂直的方向上的電導(dǎo)率是與層平行的方向上的電導(dǎo)率的需。晶體的各向異性主要表現(xiàn)在()①硬度②導(dǎo)熱性③導(dǎo)電性④光學(xué)性質(zhì)①③ B.②④C.①②③ D.①②③④答案D解析晶體的各向異性主要表現(xiàn)在物理性質(zhì)方面。歸納總結(jié)：關(guān)于晶體與非晶體的認(rèn)識(shí)誤區(qū)同一物質(zhì)可以是晶體，也可以是非晶體，如水晶和石英玻璃。有著規(guī)則幾何外形或者美觀、對(duì)稱外形的固體，不一定是晶體。例如，玻璃制品(非晶體)可以塑造出規(guī)則的幾何外形，也可以具有美觀、對(duì)稱的外觀。具有固定組成的物質(zhì)也不一定是晶體，如某些無定形體也有固定的組成。晶體不一定都有規(guī)則的幾何外形，如瑪瑙。三、晶胞1.概念描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元。晶胞與晶體的關(guān)系一般來說，晶胞都是平行六面體，整塊晶體可以看作是數(shù)量巨大的晶胞“無隙并置”而成。“無隙”是指相鄰晶胞之間無任何間隙。⑵“并置”是指所有晶胞都是平行排列的，取向相同。所有晶胞的形狀及其內(nèi)部的原子種類、個(gè)數(shù)及幾何排列是完全相同的。晶胞中粒子數(shù)目的計(jì)算(1)銅晶胞

位于頂角上的銅原子為8個(gè)晶胞共有。位于面心上的銅原子為2個(gè)晶胞共有。因此晶體銅中完全屬于某一晶胞的銅原子數(shù)是8x|+6x|=4oNaCl晶胞Cl-位于頂點(diǎn)和面心，共有4個(gè)。Na+位干棱上和體心，共有4個(gè)。歸納總結(jié)：1.晶胞是最小的平行六面體，它有8個(gè)頂角，三套各4根平行棱，三套各兩個(gè)平行面2．均攤法確定晶胞中粒子的個(gè)數(shù)若晶胞中某個(gè)粒子為n個(gè)晶胞所共用，則該粒子有1屬于這個(gè)晶胞。n長方體形(正方體形)晶胞中不同位置的粒子對(duì)晶胞的貢獻(xiàn)粒子位于而上有』屬于粒子位于而上有』屬于有扌屬于誡晶胞錶晶胞完全馬于課堂練習(xí)1、判斷題TOC\o"1-5"\h\z晶胞是晶體的最小的結(jié)構(gòu)重復(fù)單元( )不同的晶體中，晶胞的大小和形狀都相同( )晶胞中任何一個(gè)粒子都屬于該晶胞( )一般地，晶體的化學(xué)式表示晶體中各類原子或離子的最簡整數(shù)比( )答案(1)V(2)X(3)X(4)V

下圖依次是金屬鈉(Na)、金屬鋅(Zn)、碘(12)、金剛石(C)晶胞的示意圖，數(shù)一數(shù)，它們分別平均含幾個(gè)原子？帶、鋅、緘帶、鋅、緘金剛石晶血示仞n⑴鈉 個(gè)；⑵鋅 個(gè)；⑶碘 個(gè)；(4)金剛石 個(gè)。答案(1)2(2)2(3)8(4)8(2019?南通高二調(diào)研)下列各項(xiàng)是晶體結(jié)構(gòu)中具有代表性的最小重復(fù)單元(晶胞)的排列方式,圖中：O—X,?一Y,—Z。其中對(duì)應(yīng)的化學(xué)式不正確的是( )XYAX.YXYAX.Y答案B科學(xué)家發(fā)現(xiàn)一種由鈦原子和碳原子構(gòu)成的氣態(tài)團(tuán)簇分子，如圖所示。頂角和面心的原子是鈦原子，棱的中心和體心的原子是碳原子，則它的化學(xué)式是()TiC B.TiCC.Ti14C13 D.Ti13C14答案C四、晶體結(jié)構(gòu)的測(cè)定常用儀器：X射線衍射儀。測(cè)定過程：當(dāng)單一波長的X射線通過晶體時(shí)，X射線和晶體中的電子相互作用，會(huì)在記錄儀上產(chǎn)牛分立的斑點(diǎn)或者明銳的衍射峰。3?作用：根據(jù)衍射圖，經(jīng)過計(jì)算可以獲得晶體結(jié)構(gòu)的有關(guān)信息。深度思考通過X射線衍射圖通常能獲取晶體結(jié)構(gòu)的哪些信息？提示從衍射圖形獲得晶體結(jié)構(gòu)的信息，包括晶胞形狀和大小、分子或原子在微觀空間有序排列呈現(xiàn)的對(duì)稱類型、原子在晶胞里的數(shù)目和位置等。因生產(chǎn)金屬鐵的工藝和溫度等因素不同，產(chǎn)生的鐵單質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)、密度和性質(zhì)均不同,

對(duì)鐵晶體用X射線衍射進(jìn)行測(cè)定，測(cè)得對(duì)鐵晶體用X射線衍射進(jìn)行測(cè)定，測(cè)得A、B兩種晶胞，其晶胞結(jié)構(gòu)示意圖如下:則A、B兩種晶胞中含有的鐵原子數(shù)分別是：答案24原子坐標(biāo)參數(shù)表示晶胞內(nèi)部各原子的相對(duì)位置。下圖為Ge單晶的晶胞，其中原子坐標(biāo)參數(shù)A數(shù)A為(0,0,0)；B為(2,0,2)；c為(扌,0)。則D原子的坐標(biāo)參數(shù)為 合案(4，4，4)課堂檢測(cè)1．下列關(guān)于晶體和非晶體的本質(zhì)區(qū)別的敘述中，正確的是( )A.是否為具有規(guī)則幾何外形的固體B?是否具有各向異性C.是否具有美觀、對(duì)稱的外形D?內(nèi)部微粒在空間是否呈周期性有序排列合案D2．水的狀態(tài)除了氣、液和固態(tài)外，還有玻璃態(tài)。它是由液態(tài)水急速冷卻到165K時(shí)形成的。玻璃態(tài)的水無固定形狀，不存在晶體結(jié)構(gòu)，且密度與普通液態(tài)水的密度相同，有關(guān)玻璃態(tài)水的敘述中正確的是( )水由液態(tài)變?yōu)椴ＡB(tài)，體積縮小水由液態(tài)變?yōu)椴ＡB(tài)，體積膨脹玻璃態(tài)是水的一種特殊狀態(tài)D．X射線通過玻璃態(tài)水時(shí)，能產(chǎn)生譜線合案C下列過程中不能得到晶體的是( )A.對(duì)NaCl飽和溶液降溫所得到的固體

氣態(tài)水直接冷卻成固態(tài)水熔融的kno3冷卻后所得到的固體液態(tài)的玻璃冷卻后所得到的固體答案D下列有關(guān)晶胞的敘述中正確的是( )晶胞的結(jié)構(gòu)是晶體的結(jié)構(gòu)不同的晶體中，晶胞的大小和形狀都相同晶胞中的任何一個(gè)粒子都完全屬于該晶胞已知晶胞的組成就可推知晶體的組成答案D納米材料的表面粒子數(shù)占總粒子數(shù)的比例極大，這是它有許多特殊性質(zhì)的原因。假設(shè)某氯化鈉納米顆粒的大小和形狀恰好與氯化鈉晶胞的大小和形狀相同(如圖所示)，則這種納米顆B.13:14B.13:14D.26